10 - Zenerova, tunelová a kapacitní dioda


Zenerova (lavinová) dioda

Zenerova (někdy také lavinová) dioda je křemíková plošná dioda určená pro provoz v průrazném režimu závěrně polarizovaného přechodu PN. Průraz je nedestruktivní a v propustném směru je Zenerova dioda shodná s klasickou plošnou diodu. Dioda pracuje na principu Zenerova jevu nebo na principu lavinového jevu.

Zenerův jev: Dochází k němu na tenkých přechodech PN. Při působení napětí ve zpětném směru se v tenké vyprázdněné oblasti začnou vlivem silného elektrostatického pole vytrhávat elektrony, a tím vzroste počet nosičů. Toto se projeví prudkým růstem zpětného proudu při téměř stálém napětí. Zenerův jev nastává asi do hodnoty závěrného napětí Uz = 6 V, při vyšších napětích je plynule vystřídán lavinovou ionizací.

Lavinový jev: Dochází k němu na silnějších přechodech PN. Působením silného zpětného napětí se vytvoří silné elektrostatické pole, které dodá elektronům značnou kinetickou energii. Je-li přechod PN široký, je pravděpodobné, že letící elektron narazí ve vyprázdněné oblasti na jiný elektron a uvolní ho z vazby. Oba elektrony jsou pak dále elektrostatickým polem urychlovány a během cesty vyráží další elektrony atd. - nastává lavinová ionizace.

Užití: stabilizátory napětí (viz tam), generátory nesinusových průběhů napětí, ochrana proti přepětí, ...


Kapacitní dioda (varikap, varaktor)

Křemíková plošná dioda u níž se využívá parazitní kapacity Cd přechodu PN, která je závislá na přiloženém závěrném napětí Ur.

Kapacitu přechodu si můžeme představit jako kapacitu deskového kondenzátoru, kde oblast prostorového náboje představuje dielektrikum a obě oblasti polovodiče P a N za potenciálním valem - vodivé desky kondenzátoru. Kapacita přechodu je pak dána přibližně vztahem:

*S = r*o ... dielektrická konstanta - daná vlastnostmi polovodičového materiálu (neměnné)

C = --------- S ... plocha přechodu (neměnná)

X X = l ... šířka přechodu, tj. šířka oblasti prostorového náboje, kterou považujeme ze dielektrikum (proměnná - v závislosti na přiloženém napětí)

Při zvětšování závěrného napětí Ur se kapacita diody zmenšuje (vyprázdněná oblast je větší), při snižování závěrného napětí se kapacita diody zvětšuje (vyprázdněná oblast je tenčí) až do doby, kdy závěrné napětí Ur se vyrovná prahovému napětí Uto, a kdy vyprázdněná oblast zmizí, dioda se otevře a začne se chovat jako malý odpor. Kapacita diody se pohybuje řádově v rozmezí jednotek až stovek pikofaradů.

Jestliže se kapacita mění pomocným stejnosměrným ladicím napětím mluvíme o varikapu.

Jestliže dioda pracuje s velkou amplitudou signálu, kdy signál mění během své periody značně kapacitu diody (dioda se chová jako nelineární reaktance) mluvíme o varaktoru.

Užití varikapu: ladicí kondenzátor v různých obvodech (rezonančních)

Užití varaktoru: směšování a násobení kmitočtů









dlabos.wz.cz